Linux监控工具以及监控详解（资源） - 好文

一、影响Linux服务器性能的因素

1.操作系统

CPU，内存，磁盘，带宽

2.程序本身

<>二、统性能评估标准

影响性能因素

影响性能因素评判标准
好坏糟糕
CPUuser% + sys%< 70%user% + sys%= 85%user% + sys% >=90%
内存
Swap In（si）＝0

Swap Out（so）＝0
Per CPU with 10 page/sMore Swap In & Swap Out
磁盘iowait % < 20%iowait % =35%iowait % >= 50%

其中：
%user：表示CPU处在用户模式下的时间百分比。
%sys：表示CPU处在系统模式下的时间百分比。
%iowait：表示CPU等待输入输出完成时间的百分比。
swap in：即si，表示虚拟内存的页导入，即从SWAP DISK交换到RAM
swap out：即so，表示虚拟内存的页导出，即从RAM交换到SWAP DISK。

<>三、系统性能分析工具

1.常用系统命令
Vmstat、sar、iostat、netstat、free、ps、top等

2.常用组合方式
• 用vmstat、sar、iostat检测是否是CPU瓶颈
• 用free、vmstat检测是否是内存瓶颈
• 用iostat检测是否是磁盘I/O瓶颈
• 用netstat检测是否是网络带宽瓶颈

四、Linux性能评估与优化

1. 系统整体性能评估（uptime命令）

这里需要注意的是：load average这个输出值，这三个值的大小一般不能大于系统CPU的个数，例如，本输出中系统有8个CPU,如果load
average的三个值长期大于8时，说明CPU很繁忙，负载很高，可能会影响系统性能，但是偶尔大于8时，倒不用担心，一般不会影响系统性能。相反，如果load
average的输出值小于CPU的个数，则表示CPU还有空闲的时间片，比如本例中的输出，CPU是非常空闲的。

<>2. CPU性能评估

（1）利用vmstat命令监控系统CPU
该命令可以显示关于系统各种资源之间相关性能的简要信息，这里我们主要用它来看CPU一个负载情况。

下面是vmstat命令在某个系统的输出结果：

vmstat 5 5 每隔5秒采样一次，共采样5次

Procs

r列表示运行和等待cpu时间片的进程数，这个值如果长期大于系统CPU的个数，说明CPU不足，需要增加CPU。
b列表示在等待资源的进程数，比如正在等待I/O、或者内存交换等。

Cpu

us列显示了用户进程消耗的CPU 时间百分比。us的值比较高时，说明用户进程消耗的cpu时间多，但是如果长期大于50%，就需要考虑优化程序或算法。

sy列显示了内核进程消耗的CPU时间百分比。Sy的值较高时，说明内核消耗的CPU资源很多。
根据经验，us+sy的参考值为80%，如果us+sy大于 80%说明可能存在CPU资源不足。

（2）利用sar命令监控系统CPU

sar功能很强大，可以对系统的每个方面进行单独的统计，但是使用sar命令会增加系统开销，不过这些开销是可以评估的，对系统的统计结果不会有很大影响。

下面是sar命令对某个系统的CPU统计输出：

对上面每项的输出解释如下：

* %user列显示了用户进程消耗的CPU 时间百分比。
* %nice列显示了运行正常进程所消耗的CPU 时间百分比。
* %system列显示了系统进程消耗的CPU时间百分比。
* %iowait列显示了IO等待所占用的CPU时间百分比
* %steal列显示了在内存相对紧张的环境下pagein强制对不同的页面进行的steal操作。
* %idle列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比。
问题
1.你是否遇到过系统CPU整体利用率不高，而应用缓慢的现象？

在一个多CPU的系统中，如果程序使用了单线程，会出现这么一个现象，CPU的整体使用率不高，但是系统应用却响应缓慢，这可能是由于程序使用单线程的原因，单线程只使用一个CPU，导致这个CPU占用率为100%，无法处理其它请求，而其它的CPU却闲置，这就导致了整体CPU使用率不高，而应用缓慢现象的发生。

3. 内存性能评估

（1）利用free指令监控内存
free是监控linux内存使用状况最常用的指令，看下面的一个输出：

一般有这样一个经验公式：

应用程序可用内存/系统物理内存>70%时，表示系统内存资源非常充足，不影响系统性能，

应用程序可用内存/系统物理内存<20%时，表示系统内存资源紧缺，需要增加系统内存，

20%<应用程序可用内存/系统物理内存<70%时，表示系统内存资源基本能满足应用需求，暂时不影响系统性能。

（2）利用vmstat命令监控内存

memory

swpd列表示切换到内存交换区的内存数量（以k为单位）。如果swpd的值不为0，或者比较大，只要si、so的值长期为0，这种情况下一般不用担心，不会影响系统性能。
free列表示当前空闲的物理内存数量（以k为单位）
buff列表示buffers cache的内存数量，一般对块设备的读写才需要缓冲。
cache列表示page
cached的内存数量，一般作为文件系统cached，频繁访问的文件都会被cached，如果cache值较大，说明cached的文件数较多，如果此时IO中bi比较小，说明文件系统效率比较好。

swap

si列表示由磁盘调入内存，也就是内存进入内存交换区的数量。
so列表示由内存调入磁盘，也就是内存交换区进入内存的数量。
一般情况下，si、so的值都为0，如果si、so的值长期不为0，则表示系统内存不足。需要增加系统内存。

<>4.磁盘I/O性能评估

（1）磁盘存储基础

* 熟悉RAID存储方式，可以根据应用的不同，选择不同的RAID方式。
* 尽可能用内存的读写代替直接磁盘I/O，使频繁访问的文件或数据放入内存中进行操作处理，因为内存读写操作比直接磁盘读写的效率要高千倍。
* 将经常进行读写的文件与长期不变的文件独立出来，分别放置到不同的磁盘设备上。
* 对于写操作频繁的数据，可以考虑使用裸设备代替文件系统。
磁盘RAID技术，Redundant Array of Independent Disk，即独立磁盘冗余阵列，简称磁盘阵列。

RAID通过将多块独立的磁盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个磁盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个磁盘更高的IO性能和数据冗余。

根据磁盘组合方式不同，分为RAID0、RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5、RAID6、RAID7、RAID0+1、RAID10等，常用的有RAID0、RAID1、RAID5、RAID0+1。

RAID0
：通过把多块硬盘粘合成一个容量更大的硬盘组，提高磁盘的性能和吞吐量，成本低，至少两块磁盘，但是没有容错和数据修复功能，只能用在对数据安全性要求不高的环境中。

RAID1
：也就是磁盘镜像，通过把一个磁盘的数据镜像到另外一个磁盘上，最大限度的保证磁盘数据的可靠性和可修改性，具有很高的数据冗余能力，但是磁盘利用率只有50%，成本较高，多用在保存重要数据的场合。

RAID5：磁盘分段加奇偶校验技术，提高了系统的可靠性。读出效率很高，写效率一般，至少需要3块磁盘，允许一块磁盘故障，不影响数据的可用性。

RAID0+1：把RAID0和RAID1技术结合起来，至少需要4块硬盘，每个盘都有其镜像盘，提高全冗余能力，并具有快速读写能力。

使用裸设备的优点有：

* 数据可以直接读写，不需要经过操作系统级的缓存，节省了内存资源，避免了内存资源争用。
* 避免了文件系统级的维护开销，比如文件系统需要维护超级块、I-node等。
* 避免了操作系统的cache预读功能，减少了I/O请求。
使用裸设备的缺点是：

* 数据管理、空间管理不灵活，需要很专业的人来操作。

以上命令输出Device的信息，采样时间为1秒，采样3次

对上面每项的输出解释如下：

* Blk_read/s表示每秒读取的数据块数。
* Blk_wrtn/s表示每秒写入的数据块数。
* Blk_read表示读取的所有块数。
* Blk_wrtn表示写入的所有块数。
*
可以通过Blk_read/s和Blk_wrtn/s的值对磁盘的读写性能有一个基本的了解，如果Blk_wrtn/s值很大，表示磁盘的写操作很频繁，可以考虑优化磁盘或者优化程序，如果Blk_read/s值很大，表示磁盘直接读取操作很多，可以将读取的数据放入内存中进行操作。
*
对于这两个选项的值没有一个固定的大小，根据系统应用的不同，会有不同的值，但是有一个规则还是可以遵循的：长期的、超大的数据读写，肯定是不正常的，这种情况一定会影响系统性能。
（3）利用sar评估磁盘性能
通过“sar –d”组合，可以对系统的磁盘IO做一个基本的统计，请看下面的一个输出：

需要关注的几个参数含义：

* await表示平均每次设备I/O操作的等待时间（以毫秒为单位）。
* svctm表示平均每次设备I/O操作的服务时间（以毫秒为单位）。
* %util表示一秒中有百分之几的时间用于I/O操作。
对以磁盘IO性能，一般有如下评判标准：

正常情况下svctm应该是小于await值的，而svctm的大小和磁盘性能有关，CPU、内存的负荷也会对svctm值造成影响，过多的请求也会间接的导致svctm值的增加。

await值的大小一般取决与svctm的值和I/O队列长度以及I/O请求模式，如果svctm的值与await很接近，表示几乎没有I/O等待，磁盘性能很好，如果await的值远高于svctm的值，则表示I/O队列等待太长，系统上运行的应用程序将变慢，此时可以通过更换更快的硬盘来解决问题。

%util项的值也是衡量磁盘I/O的一个重要指标，如果%util接近100%，表示磁盘产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷的在工作，该磁盘可能存在瓶颈。长期下去，势必影响系统的性能，可以通过优化程序或者通过更换更高、更快的磁盘来解决此问题。

5. 网络性能评估

（1）通过ping命令检测网络的连通性
（2）通过netstat –i组合检测网络接口状况
（3）通过netstat –r组合检测系统的路由表信息
（4）通过sar –n组合显示系统的网络运行状态

判断最大带宽：

获取网口：ifconfig

获取最大带宽：ethtool eth0

1000M/8 = 125M,理论上我的下载速度最大为125M

监控时时网速：sar - n DEV 1 2

输出状态信息：netstat -i

RX-ERR ，TX-ERR， RX-DRP， TX-DRP， RX-OVR ，TX-OVR值应该都为0，如果不为0，并且很大，那么网络肯定有问题

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